数字IC设计——数字电路基本元器件

现代数字集成电路基本由CMOS晶体管构成，而CMOS门电路由PMOS场效应管和NMOS场效应管以对称互补的形式组成，所谓“互补”，即利用互补型MOSFET，即pMOS和nMOS，二者成对出现构成互补电路。
这种电路具有高的电路可靠性和抗干扰能力，同时可以实现低功耗和高速运算。

注：本文所述元器件均为数字集成电路范畴

组合逻辑电路

传输门

用于放大传输信号

时序逻辑电路

D锁存器

锁存器通常由一个使能信号（Enable）控制，当使能信号有效时，锁存器可以锁住或保持当前的输入状态；当使能信号无效时，锁存器的输出与输入相同。因此，锁存器是电平触发的，属于异步控制。
在锁存状态下，输出与输入信号无关，保持之前的状态。这使得锁存器在某些情况下可以作为一个简单的数据保持器件。
由于其电平触发的特性，锁存器对输入电平敏感，容易受到布线延迟的影响，输出可能会产生毛刺。
D锁存器由3个反相器、2个与非门和2个或非门组成，共需22个管子。在ASIC中使用锁存器的集成度通常比DFF高，因为锁存器消耗的门电路资源较少。在FPGA中，由于标准单元库中没有锁存器，实现锁存器需要更多的逻辑单元（LE）。
锁存器常用于数据有效迟于时钟信号有效的场合，例如在某些运算器电路中作为数据暂存器。

D触发器

两个D锁存器构成一个D触发器，触发器受时钟信号（Clock）控制，只有在时钟信号的边沿（上升沿或下降沿）到来时，触发器才会采样当前的输入并产生输出。因此，触发器是由时钟沿触发的，属于同步控制。
触发器具有两种状态，在保持状态下，输出会保持当前的状态，直到下一个时钟信号到来。由于时钟信号的同步控制，触发器不易受到布线延迟的影响，输出毛刺较少。

D触发器需要2X22+2=46个管子

触发器广泛用于各种时序逻辑电路，如计数器、寄存器等。

RS触发器

相比D触发器，RS触发器是边沿触发的。

参考文献

专用集成电路设计